Sukellusveneiden signaalit - Submarine signals
Sukellusvenesignaaleilla oli erityinen, jopa oma, merkitys 1900-luvun alussa. Se koski navigointiapujärjestelmää , jonka kehitti, patentoi ja tuotti Bostonin Submarine Signal Company . Yhtiö tuotti sukellusveneiden akustisia signaaleja, ensin kelloja ja vastaanottimia ja sitten antureita navigoinnin apuvälineinä. Signaalit kiinnitettiin, liitettiin valoihin ja muihin kiinteisiin apuvälineisiin tai asennettiin aluksille, mikä mahdollisti varoituksen kiinteistä vaaroista tai opastuksen alusten välillä. Saksalainen ATLAS-Werke , tuolloin Norddeutsche Maschinenund Armaturenfabrik, valmisti myös lisenssillä varustettuja laitteita suurelta osin Euroopan markkinoille.
Järjestelmä käytti luotettavampaa vedenalaista ääntä heijastamaan akustisia signaaleja rannan asemalta tai merenalaisesta vaarasta, jolle signaali asetettiin. Signaalit liitettiin yleensä kevyeen alukseen , kellopoijaan tai ripustettiin jalustan runkoon merenpohjaan, joka oli kytketty rannikkoasemiin kaapelilla. Aluksi järjestelmä riippui sähköiskun käyttämistä kelloista. Laivalla olevat vastaanottimet pystyivät havaitsemaan äänimerkin ja varustettuna kummallakin puolella olevilla vastaanottimilla alus pystyi määrittämään likimääräisen suunnan, josta signaali tuli. Lisäksi tuotettiin laiva-laiva-järjestelmä, jonka avulla varustetut alukset pystyivät havaitsemaan toisensa ja arvioimaan suunnan sumussa. Yhtiö keräsi tietoja aluksilta, mukaan lukien alueet, joilla tiettyjen asemien signaalit havaittiin. Kerätyt tiedot muodostivat valtameren akustisten ominaisuuksien varhaisen perustan. Alkuperäiset kellot korvattiin nopeasti Fessenden-oskillaattorilla , anturilla, sen jälkeen, kun Reginald Fessenden oli keksinyt sen kehittämällä vuonna 1912 Submarine Signal Company -yrityksessä. Tämä anturi mahdollisti sekä lähettämisen että vastaanottamisen, mikä johti merkittäviin edistysaskeleisiin sekä sukellusvenesignaaleissa että laajennuksissa sukellusveneiden sähkeeseen ja kokeisiin vedenalaisen puhelinyhteyden ja lopulta kaikuluotaimen kanssa.
Kaupallisissa tai merivoimien aluksissa, jotka on varustettu sukellusveneiden merkinantokyvyllä, kyseiset laitteet mainitaan yhtenä aluksen navigointikyvystä rekisteritiedoissa vuosisadan ensimmäiseltä vuosikymmeneltä lähes vuosisadan puoliväliin. Vuonna 1907 tiedot olivat tärkeitä vakuutuksenantajille ja American Bureau of Shipping vaati, että alukset, jotka olivat niin varustettuja merkinnällä "Sub. Sig." aluksen rekisteritiedoissa. Kaupalliset linjat mainostivat kykyä turvatoimenpiteenä. Sukellusveneiden merkinanto muuttui vanhentuneeksi ja ohitettiin toisen maailmansodan aikana tapahtuneen kehityksen myötä.
Vuonna 1946 Raytheon osti Submarine Signal Companyn ja fuusioitui siihen. Siitä tuli Raytheonin Marine Division, kun hänestä oli tullut kansallinen johtaja vedenalaisen äänen, kaikuluotaimen ja muun työn suhteen laivaston kanssa maailmansodan aikana ja haarautunut muihin merijärjestelmiin.
Varhainen tutkimus
Vuonna 1826 Jean-Daniel Colladon ja Jacques Charles François Sturm käyttivät upotettua kelloa kokeiluihin Genevejärvessä . Lucian I.Blake yhdessä Yhdysvaltain majakkapalvelun kanssa teki samanlaista työtä vuonna 1883 käyttäen upotettua kelloa, jonka nimenomainen tarkoitus oli käyttää ääntä navigoinnin apuna. Kokeita Englannissa ja Yhdysvalloissa tapahtui itsenäisesti jälkikäteen.
Laivan meluun liittyvät vastaanotto-ongelmat ratkaistiin osittain, kun AJ Munday, joka oli työskennellyt tohtori Elisha Grayn kanssa vedenalaisen kellon opastuksessa todellisten viestien sisällyttämiseksi, havaitsi, että mikrofoni, joka oli asetettu veteen täytettyyn metallilaatikkoon ja kiinnitetty aluksen ihoon sisällä sallittu selkeä vastaanotto. Lisäkokeissa tällaisten mikrofonien sijoittaminen aluksen molemmille puolille mahdollisti lähteen suunnan löytämisen. Toisen puolen voimakkuus osoitti lähteen aluksen tälle puolelle ja sama intensiteetti osoitti lähteen olevan suoraan edessä. Suuntamerkkilaatikko mahdollisti vastaanottimien valinnan erikseen signaalin voimakkuuden vertaamiseksi suuntaan.
Kokeet määrittivät ilmassa käytettyjen kellojen muutokset, jotka optimoivat ne vedenalaiseen käyttöön. Sähköiset iskujärjestelmät mahdollistivat kellojen liittämisen pinta-apuvälineisiin. Kanadan kokeet osoittivat suunnan määrittämisen käytännöllisyyden vertaamalla vastaanoton vastaanottimiin, jotka on asennettu aluksen keulan kummallekin puolelle.
Kaupallinen tuotanto
Submarine Signal Company, perustettiin Bostoniin, Massachusettsiin, muutti tutkimuksen navigointiapuksi. Yhtiö kehitti, patentoi ja aloitti sähkömekaanisten soittosignaalien ja laivavastaanottimien valmistamisen perustuen aiempaan tutkimukseen, jossa esiteltiin maailman ensimmäinen elektroninen, vedenalainen akustinen navigointilaite vuonna 1901.
Merkinantojärjestelmällä oli erityinen merkitys turvallisen navigoinnin kannalta sumussa. Ilmasignaalit, sarvet ja pillit olivat epäluotettavia ja epävakaita. Veden kautta kulkevat äänisignaalit olivat luotettavampia ja niillä oli suurempi kantama. Offshore-vaarat voidaan merkitä jalustalle asennetulla kellolla, joka on kytketty rannikkoasemalle kaapelilla. Samanlainen aluksiin asennettu vedenalainen kellojen järjestelmä mahdollisti signaloinnin alusten välillä törmäysten välttämiseksi sumussa. Cunard liner Lucaniassa oli varustettu ensimmäinen alus alukselle sukellusvene signaalin laite.
Yhdysvalloissa Lighthouse Hallitus oli jonkin verran kiinnostusta, mutta ne eivät välittömästi ryhdyttävä toimenpiteisiin. British Admiralty ja Trinity House ja Saksassa, Pohjois-Saksan Lloyd Höyrylaiva Yhtiö otti välittömämpi ilmoitus mahdollisesta ja tuli edelläkävijöitä toteutuksen sekä viestiasemia ja aluksen vastaanottimet. Saksalainen yhtiö Norddeutsche Maschinen und Armaturenfabrik (1902), josta tuli vuonna 1911 Atlas Werke, valmisti järjestelmän Submarine Signal Company -yhtiön lisenssillä. Suurimmat linjat varustivat sen laivoja laitteilla niin, että vuonna 1905, kokemusten jälkeen Lucanian ja Norddeutscher Lloyd -alusten Kaiser Wilhelm II , Kronprinz Wilhelm ja Kaiser Wilhelm der Grosse käyttivät järjestelmää onnistuneesti, Cunard ilmoitti, että koko laivastolla olisi laite. Esimerkki merkittävästä kaupallisesta edusta, joka pystyi toimimaan, kun muut alukset olivat sumusidonnaisia, oli tapaus, jossa Kaiser Wilhelm II -linja pääsi satamaan kaksikymmentäkaksi tuntia ennen Weser- joen suulla olevan sumua ja muut alukset pystyivät kirjoita portti. Käyttämällä sisäänkäynnin valosäiliön sukellusvenesignaaleja alus pystyi pääsemään sumun kirkkaaseen satamaan purkamaan matkustajia ja rahtia.
Admiraliteetti suoritti testit lokakuussa 1906 kellolla, jota Yhdysvaltain kevyet alukset käyttivät. Testit onnistuivat, kun amiraliteetti suositteli niiden käyttöä rannikkosuunnittelun apuvälineinä ja muistiinpanoja mahdollisesta laiva-alus-käytöstä varoittamaan ja määrittämään toisen aluksen suunnan sumussa. Sukellusveneiden ja "emoalusten" välillä oli myös merkintöjä käytöstä, ja jotkut sukellusveneen tuloksista pidätettiin julkaisemisesta puhtaasti sotilaallisina sovelluksina. Kokemus Yhdysvaltain laivaston taistelulaivoista sumussa Nantucket Shoalsin lähellä osoitti, että laivasto pystyi alennetulla nopeudella liikkumaan turvallisesti ja ylläpitämään muodostumista signaalien avulla.
Asennukset
3. maaliskuuta 1905 Yhdysvalloissa teko oli sallinut avustusten rahoituksen, mukaan lukien sukellusveneiden signaalit. Yhdysvaltain majakkaviranomaiset asensivat kesään 1906 mennessä signaaleja erityisesti Bostoniin, Pollock Ripiin, Nantucketiin, Fire Islandiin ja Sandy Hookiin sijoitetuille kevyille aluksille. Yhdysvallat ja Kanada sijoittivat signaaleja tärkeisiin paikkoihin. Yhdysvaltain majakkalautakunta tilasi järjestelmiä Meksikonlahdelle, ja Iso-Britannia oli ottanut järjestelmän käyttöön kaikissa navigoinnin apuvälineissään. Vuonna 1910 Yhdysvaltojen kauppaministeriön raportti osoitti 30. kesäkuuta mennessä havaitut neljäkymmentäyhdeksän signaalia, joista suurin osa oli kevyitä aluksia. Laajentaminen Suurten järvien alueelle paljasti ongelman kevyessä makeassa vedessä toimivien merialusten forepeak- vastaanottimen asennuksessa. Etuosa oli melkein vedestä, mikä heikensi Submarine Signal Company -yrityksen ratkaisua vaativaa tehokkuutta.
Vuoteen 1907 mennessä signaalit olivat yleisessä käytössä useimpien vastaanottolaitteilla varustettujen suurten alusten kanssa. Vastaanottolaite oli kehittynyt aluksen pohjassa olevasta yksinkertaisesta vastaanottimesta kahteen hydrofoniin vedellä täytetyissä meren arkeissa aluksen kummallakin puolella, mikä mahdollisti aluksen määrittää suunnan, josta signaali tuli. Submarine Signal Company, jolla on sivukonttorit Bremenissä, Liverpoolissa, Lontoossa ja New Yorkissa, valmisti sekä laitteita että keräsi tietoja varustamoilta ja yksittäisiltä aluksilta signaalien toiminnasta.
Signaalien hyödyllisyys kävi ilmi, kun lisää asemia ja aluksia oli varustettu. Tunnetut laivakapteenit, kuten Lusitanian päällikkö James Watt, kannattivat järjestelmää voimakkaasti. Merenkulun vakuutuksenantajat tarvitsivat tietoja aluksista, jotka oli varustettu alusten ja rahtivakuutusten riskien säätämiseen. American Bureau of Shipping sisälsi, onko alus varustettu sukellusvenesignaalilaitteistolla osana rekisteritietoja langattoman kanssa. Rekisterit, joissa merkitään "Sukellusveneiden signaalijärjestelmä" tai "Sub.Sig" lueteltujen jahtien ja alusten navigointilaitteet. kuten nähdään purjevene Noma- ja Lloyd's Register -sarakkeessa, "Alusten erityiskatsastukset".
Teknologiset edistysaskeleet
Submarine Signal Company oli ensimmäinen vedenalaisen akustiikan alalla toiminut yritys, josta tuli kansallinen vedenalainen ääni-asiantuntija ja joka tuotti akustisia apuvälineitä navigointiin. Siitä tuli myös Yhdysvaltain laivaston merkittävin luotaintoimittaja myöhempinä vuosina.
Tekniikka, jota kutsutaan synkroniseksi signaloinniksi, yhdistää kellosignaalit koordinoitujen radiopistesignaalien kanssa suoraan etäisyydelle signaalista ilman sekuntikelloja. Radiopisteet seuraisivat kellon lakosekvenssiä, ja ennen seuraavaa kellosignaalia vastaanotettujen pisteiden lukumäärä ilmaisi etäisyyden puolessa mailissa. Asemat, joilla on kyky ja tarkka tapa käyttää yhdistettyä radiota, mukaan lukien radiosuuntasignaaleja välittävät asemat ja sukellusvenesignaalit, julkaistiin merenkulun ilmoituksissa ja taulukoissa.
Submarine Signal Companyn konsulttiinsinööri Reginald Fessendenin vuonna 1913 keksimä ja vuonna 1914 kehitetty ja valmistettu Fessenden-oskillaattori oli kaikuanturi, joka oli helpompi asentaa ja huoltaa, pystyi sekä lähettämään että vastaanottamaan, ja mahdollisti koodatun viestinnän kahden asennuksen välillä, mukaan lukien sukellusveneet. Kellot lopetettiin nopeasti ja antureilla varustetut asennukset pysyivät aktiivisina toisen maailmansodan ajan. Kellot olivat olleet riittäviä lähettämään signaaleja, jopa koodattuja iskuja tunnistamista varten, mutta yritys oli etsinyt menetelmää akustiseen viestintään. Oskillaattori saavutti tämän ja johti vedenalaisen akustiikan jatkokehitykseen. Yhtiö toimi nopeasti korvatakseen kellot antureilla ja alkoi työskennellä sukellusveneiden lennätinlaitteiden parissa, mutta Fessendenille kiinnostavan äänimatkan mittaamisen tunnistaminen tai hyödyntäminen oli hidasta, jotta muut ottivat johtoaseman nyt SOund NAvigation Ranging -ohjelmassa . kutsutaan yleensä yksinkertaisesti kaikuluotain.
Sukellusveneen signaalit sodan aikana
Submarine Signal Company keskittyi Fessenden-laitteella sukellusveneiden lennätykseen, joka alkoi sukellusvenepuhelimissa. Meriradion käytön myötä kallis sukellusveneversio haalistui. Huolimatta Fessendenin kesäkuussa 1914 osoittamasta laitteensa tehokkuudesta sähkeessä, tämä näkökohta haalistui ja "tuntemispotentiaali", jota sovellettiin ensin karkeasti jäävuorien paikantamiseen, tuli kriittiseksi ensimmäisen maailmansodan ja sukellusvenesodan yhteydessä.
Täysin keskityttiin vedenalaiseen akustiikkaan ja mahdollisuuteen havaita sukellusveneet äänen avulla, joko passiivisesti tai aktiivisesti. Olemassa olevat vastaanottimet, jotka on suunniteltu havaitsemaan tarkoitukselliset signaalit, eivät ole kyenneet havaitsemaan sukellusveneiden satunnaisia ääniä. Submarine Signal Companyn Harold JW Fay kutsuttiin tapaamaan höyrytekniikan toimiston päällikön kanssa 20. maaliskuuta 1917 keskustelemaan akustisen tutkimusaseman perustamisesta East Pointiin, Nahant, Massachusetts . Fay vakuutti, että omaisuus annettaisiin saataville. Toteutettuna Submarine Signal Companyn mukana olisivat Western Electric Company ja General Electric Company työskentelemään projektissa. 8. – 9. Toukokuuta yritysten edustajat tapasivat Washingtonissa solmiakseen työsuhteet.
Vastatakseen merivoimien konsultointilautakunnan huoleen siitä, että merivoimien edut eivät ehkä täyty yleisessä tutkimuksessa, merivoimien sukellusveneiden vastaisten laitteiden erityislautakunta valvoisi työtä. Komentaja Clyde Stanley McDowell oli hallituksen sihteeri ja täytti myöhemmin saman tehtävän Naval Experimental Stationilla, New London, Connecticut . Nahantin sukellusveneiden laboratorio, joka valmistui 7. huhtikuuta 1917, oli laivaston ensimmäinen sukellusveneiden vastainen akustinen laboratorio. Laboratorio, vartioitujen turva-aitojen takana oleva rakennuskokonaisuus, oli paikka, jossa "sukellusvenesignaalit" -tutkimus tuli uudelle sukellusveneiden vastaisen akustiikan kentälle.
Sukellusvenesignaalit navigointiapuvälineinä, samoin kuin monet valot pimenivät, pysäytettiin, jotta vihollisen sukellusveneitä ei auteta tai niistä tuli kohdealusten keräyspisteitä.
Submarine Signal Company -fuusio Raytheonin kanssa
Ensimmäisen maailmansodan aikana ja sen jälkeen, kun Submarine Signal Company oli laajentunut fathometreiksi ja muuhun merielektroniikkaan, mukaan lukien radiosuuntimet ja radiopuhelimet, kun akustisten apuvälineiden merkitys heikkeni radionavigointien merkityksen ja käyttäjien lisääntyessä. Vuonna 1946 American Appliance Company , myöhemmin Raytheon, osti yrityksen ja sulautui siihen , jotta siitä tuli yhtiön Marine-divisioona, joka vastaa kaikista merisovelluksiin tarkoitetuista tuotteista.